多智能体系统研究的历史、现状及挑战

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专题
第 10 卷 第 9 期 2014 年 9 月
算机科学之间关联性的研究同样 Agents and Multi-Agent Systems, sertation Award) 旨在奖励全世界
高涨。2008 年，国际博弈论学会 AAMAS)。第 13 届 AAMAS 于 多智能体系统领域最优秀的博士
了分布式问题求解、多智能体规 2002 年开展了构建智能体网格的 作完成搜救任务的机器人队伍。
划、 组 织 控 制、合 同 网、协 商、 工作 [8]。
在世纪之交，以智能体为媒
分布式传感器网络、功能精确的
由 于 90 年 代 初 期 开 发 的 介的电子商务成为智能体技术的
协作分布式系统、大规模行为者 KQML 和 KIF 这两种颇具影响力 最大单一应用场合，为智能体系
Agents, AA) 也相继举办。2002 能体系统领域最重要的学术成就 同的个人偏好。智能体参与者可
年， 国 际 智 能 体 及 多 智 能 体 系 奖。本届会议的获奖者是美国密 能会因为个人利益而隐瞒真实的
统协会 (International Foundation 歇根大学的迈克尔·韦尔曼 (Mi- 输入信息。除了经典算法设计理
模型以及智能体规范逻辑框架等 的智能体通信语言一直没有被正 统在谈判和拍卖领域的发展提供
重要的多智能体系统研究问题。 式标准化，因此一些研究人员认 了巨大推动力。2000 年以后，以
自此，集成智能体构建和多智能 为智能体技术可能会因为国际标 促进和鼓励高质量的交易智能体
体系统研究的各个分支领域都有 准的缺乏而难以得到广泛认可。 研 究 为 目 的 的 交 易 智 能 体 竞 赛
AAMAS 2014 设置了一个主 全博弈论方向的研究及应用。
域复杂分布式系统建模的多智能 要议题——多智能体系统研究，
IFAAMAS 有影响力论文奖
体模拟技术、形式化描述分布式 4 个特别议题——创新应用、机 (Influential Paper Award) 于 2006
系统的 DEC-POMDP 以及个人协 器人、虚拟智能体和创新思维。 年创立，旨在奖励 10 年以前发
考虑约束智能体的动机。显然，
能体系统国际会议 (International
IFAAMAS 维克托·莱瑟杰 算法博弈论的研究有两个关键。
Joint Conference on Autonomous 出博士论文奖 (Distinguished Dis-
1. 分析 ：参照现有算法，利
2 一个以提供统一的、高质量的，并广受国际关注的智能体和多智能体系统理论和实践研究论坛，以促进人工智 能、智能体与多智能体系统领域科技发展的非盈利机构。
一个完整的智能体或多智能体系 的编程范式 (Agent-Oriented Pro- 能战胜人类球队，标志多智能体
统，比如 Hearsay-II 语音理解系 统 [1]、STRIPS 规划系统 [2]、Actor 模型 [3] 等。1978 年，美国国防部
gramming，AOP) 将软件的构建集 中在软件智能体的概念之上。相 比面向对象的编程以对象（通过
特意为最佳博弈论与计算机科学 2014 年 5 月 5~9 日在法国巴黎举 论文。2013 年杰出博士论文奖得
交叉研究设立了一个新的奖项。 行，吸引了全世界 800 多名研究 主是美国南加州大学的曼尼什·简
在多智能体系统领域涌现并得到 人员参会。
(Manish Jain) 博士，表彰其在安
应用的思想还包括 ：社会科学领
for Autonomous Agents and Mul- chael Wellman) 教授，以表彰他 论要求的多项式运算时间及较高 tiagent Systems, IFAAMAS2) 将上 将经济学应用到多智能体系统研 近似度之外，算法设计者还需要
述三个会议合并为智能体及多智 究的开创性贡献。
ACM/SIGART 智能体研究 设计的交叉领域。算法博弈论中
Biblioteka Baidu
和国际自主智能体会议 (Interna- 奖 (ACM/SIGART Autonomous 算法的输入通常来自许多分布的
tional Conference on Autonomous Agents Research Award) 是多智 参与者，这些参与者对输出有不
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用 博 弈 论 工 具 对 其 进 行 计 算 均 全领域资源分配的关键问题是设 的自适应智能体。强化学习 (re-
用场景正展现在我们面前。
来看，博弈论以及相关领域的研 和巴伊兰大学的克劳斯·萨里塔
究最受关注，紧随其后的是智能 (Sarit Kraus) 教授，以表彰他们
2014年AAMAS年会 体合作和智能体推理。
于 1998 年在《人工智能》上发
AAMAS 2014 共设 28 个专 表的关于组织形成 (coalition for-
专题
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多智能体系统研究的历史、 现状及挑战
关键词 ：智能体 多智能体系统 人工智能
安 波1,2 史忠植2 1新加坡南洋理工大学 2中国科学院计算技术研究所
多智能体系统 (multi-agent 来的 AAAI 人工智能会议 (AAAI Award for Research Excellence)。
年代之前将多个智能体作为一个 字——多智能体系统。
足球队。其出发点是，从理论上
功能上的整体（即能够独立行动
90 年代初期，多智能体系统 说一支出色的球队需要一系列技
的自主集成系统）进行研究的做 研究快速发展，智能体的出现催 能，比如利用有限的带宽进行实
法却很少。一些研究着眼于构建 生了许多软件技术。面向智能体 时动态的协作，机器人球队如果
能体的技术，如建模、推理、学
McCarthy) 在著名的达特茅斯研
习及规划等，也包括使多个智能
讨会上提出“人工智能”这一概
体协调运行的技术，例如交互通
念后，“智能体”的概念便开始
信、 协 调、 合 作、 协 商、 调 度、
兴起。例如，阿兰·图灵 (Alan
冲突消解等。随着互联网技术的
Turing) 提出了用来判断一台机
Artificial Intelligence) 和《分布式 体方面的标准化工作，它的核心 系统的思想对主流计算机科学产
人工智能教程》(Readings in Dis- 目标是制定一套用于智能体协作 生了深远影响，拍卖和机制设计
tributed Artificial Intelligence) 的 的语言。
等研究领域已经跻身理论计算机
出 版 ， [4,5] 分 布 式 人 工 智 能 领 域
90 年 代 后 期， 研 究 人 员 开 科学的主要课题。这些突破性进
开始显著扩张，建立在博弈论和 始在不断拓宽的现实领域寻求多 展首先缘于易趣 (eBay) 等在线拍
经济学概念之上的自私智能体交 智能体系统的新发展。机器人世 卖行的巨大成功，但更普遍的是 互的研究也逐步兴盛起来 [6]。随 界杯 (RoboCup) 应运而生。举行 许多有趣的、重要的组合问题都
发展，多智能体系统中往往会出
器是否具备人类智能的“图灵测
现一些“自私”的智能体（如电
试”。在此测试中，测试者通过
子商务市场的交易方），因此需 要引入博弈论来分析智能体的交 互策略，其研究内容包括电子商
图1 多智能体系统创始人维克 托·莱瑟
监视设备向被测试的实体（也就 是我们现在所说的智能体）提 问。根据图灵的观点，如果测试
systems) 由分布式人工智能演变 Conference on Artificial Intelli- 自 1995 年 以 来，IJCAI 计 算 机
而来，其研究目的是解决大规模、 gence) 和国际人工智能联合会议 与思维奖 (IJCAI Computers and
复杂、实时和有不确定信息的现 (International Joint Conference On Thought Award) 的获奖者有一半
系统在技术和理论上有根本的突 破。参加 RoboCup 的热度在世纪 之交暴涨，定期举办的 RoboCup
高级研究计划署 (DARPA) 在卡 变量参数提供方法）为核心的理 锦 标 赛 吸 引 了 来 自 世 界 各 地 的
耐基梅隆大学举办分布式传感器 念，AOP 以外部指定的智能体（带 数百支参赛队伍。2000 年，Ro-
网络研讨会，这是最早的此类会 有接口和消息传递功能）为核心。 boCup 推出了一项新的活动——
议。1980 年，分布式人工智能领 很 快， 一 批 移 动 智 能 体 框 架 以 RoboCup 营救。这项活动以 1995
域的首次研讨会在麻省理工学院 Java 包的形式开发和发布，2000 年发生的日本神户大地震为背景， 举办。在会议上，研究人员讨论 年国内开展网构软件的研究 [7]， 目标是建立一支能够通过相互协
助技术。同时下一代分布式传感 会 议 共 收 到 投 稿 709 篇， 其 中 表的对多智能体系统理论及应用
器、网络化自动驾驶车辆和机器 60% 的论文第一作者是学生，会 产生巨大影响的论文。今年该奖
人系统、自主计算以及网络服务 议最终录用了 169 篇全文，录取 颁发给了 IBM 以色列研究院的
等未来多智能体技术更广阔的应 率为 23%。从录用论文的关键词 安·史哈瑞 (Onn Shehory) 博士
领域的前沿和研究热点。在近年 获得了 IJCAI 杰出研究奖 (IJCAI 将智能体描述为实现人类智能的
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基本模块。尽管智能体的概念很 交融，分布式人工智能逐渐演变 年内，产生出一支能够战胜具有
早就已经出现，但在 20 世纪 70 并最终有了一个包罗万象的新名 世界杯水准的人类球队的机器人
务、拍卖、机制设计、社会选择 录用的关于多智能体系统的文章 者无法区分被测试对象是计算机
理论等。
数量一直名列前两位。多智能体 还是人，那么被测试对象就是智
经过近 30 年的发展，多智 系 统 领 域 的 创 始 人 维 克 托· 莱 能的。人工智能泰斗马文·明斯
能体系统已经成为国际人工智能 瑟 (Victor Lesser) 教授于 2009 年 基在他的《心智社会》这本书中
实问题，而这类问题是单个智能 Artificial Intelligence, IJCAI) 上， 以上来自多智能体系统领域。
体所不能解决的。多智能体系统
通常具有自主性、分布性、协调 性等特征，并具有自组织能力、 学习能力和推理能力。对多智能
多智能体系统研究 的历史
体系统的研究既包括构建单个智
自 1956 年约翰·麦卡锡 (John
了较大发展。
90 年代中期，工业界对智能体系 (Trading Agent Competition) 推出
20 世纪 80 年代后期，随着 统的关注集中在标准化这一焦点 并吸引了很多研究人员参与。
《分布式人工智能》(Distributed 上。FIPA1 在 1995 年开始多智能
自 2001 年 以 来， 多 智 能 体
着协作型和自私型智能体研究的 RoboCup 比赛的目标是，在 50 可以表示为拍卖。对博弈论和计
1 FIPA(The Foundation for Intelligent Physical Agents)是一个由活跃在智能体领域的公司和学术机构组成的国际组 织，其目标是为异质的智能体和智能体系统之间的互操作而制订相关的软件标准。
紧 接 着， 智 能 体 理 论、 架 构 和 最近兴起的面向可持续发展的多
语 言 国 际 研 讨 会 (International 智能体系统、人与智能体交互等 算法博弈论
Workshop on Agent Theories, Ar- 热点问题。
算法博弈论是博弈论和算法
chitectures, and Languages, ATAL)
1995 年， 第 一 届 国 际 多 智 题研讨会，既包括相对传统的多 mation) 的论文。
能体系统会议 (International Con- 智能体优化、增强学习、合作博
研究热点 ference on Multi-Agent Systems, 弈论、电子商务、多智能体模拟、
ICMAS) 在 美 国 旧 金 山 举 办 [9]。 序贯决策、自动协商等，也包括